近日，我校环境科学学院陈文书博士、刘光祥教授在《Nature Nanotechnology》上发表了题为“Two-dimensional quantum-sheet films with sub-1.2 nm channels for ultrahigh-rate electrochemical capacitance”的研究成果（https://www.nature.com/articles/s41565-021-01020-0）。
“Nature Nanotechnology”是“Nature”旗下报道纳米科学与技术相关研究最新成果的顶尖杂志，于2006年开始发行，2020年影响因子为39.213。
超级电容器是一种面向大功率、大面积储能应用的电化学储能器件。当超级电容器需要满足快速响应和有限空间应用的迫切需求时（例如再生制动、电网功率缓冲器和突发式功率传输系统），具有高体积功率/能量密度特性的电极材料是必要的。此外，电极还应能提供工业上可接受的面积电容以满足实际应用。获得致密、厚、电子/离子传输快的电极是满足上述要求的技术关键，也是极具挑战性的研究热点。
该研究报道了一种堆积密度与其体材料相当但具有超快离子传输能力的二维1T-MoS2量子片电极材料。在 0.5 M H2SO4介质中，在2000 mV/s的超高倍率下，14 μm厚的量子片电极不仅可以提供 0.63 F/cm2的高面电容而且还有437 F/cm3的体积电容。同等条件下，量子片电极比其他已报道的电极材料的体积电容高一个数量级。经实验研究、密度泛函理论和分子动力学模拟计算，研究人员发现电极中的水化和纳米尺度的通道在实现超快离子传输和增强电荷存储方面起着至关重要的作用。这项工作为在厚而致密的薄膜中形成快速离子传输通道提供了一种通用的策略，可为二维材料在能量存储、过滤等应用领域的性能提升提供借鉴。
该研究得到了国家自然科学基金项目和新型功能材料南京市重点实验室的支持。
